Cómo funciona el mejoramiento genético de los cultivos

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Nuestro sistema alimentario y agrícola ha enfrentado diversos desafíos a lo largo de su historia, tales como el cambio climático, las sequías y las plagas.

Para adaptarse, los cultivos agrícolas se han mejorado durante cientos de años mediante distintas técnicas. Estas han permitido obtener nuevas variedades de plantas a través de la generación de variabilidad genética, así como la selección y reproducción de plantas con las características deseadas.

La siguiente figura muestra cómo lucía un plátano primitivo. En los huecos solían haber muchas semillas negras y gruesas.

Aquí podemos ver el maíz original y el que actualmente conocemos:

La mejora genética, a través del método de selección, es un proceso natural que toma muchos años. Además, durante siglos hemos creado híbridos de diferentes especies.

La siguiente figura ilustra las estrategias de mejoramiento que se han seguido en el maíz en Estados Unidos y cómo esas estrategias han impactado los rendimientos promedios:

Hasta el año 1930, las variedades que se producían lograban aumentos promedios de 1 kilo por hectárea al año.

Con la aparición de las variedades híbridas, el rendimiento aumentó sustancialmente y luego siguió aumentando con las variedades genéticamente modificadas (GMO). En 2024, el rendimiento promedio del maíz es de 11,9 toneladas por hectárea (fuente: USDA).

La técnica de edición del genoma (CRISPR)

En 2020, Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna ganaron el Premio Nobel de Química por su trabajo en edición del genoma. Ellas descubrieron una nueva técnica que permite modificar el código genético de un ser vivo.

Así se dio inicio a una verdadera revolución en el área de la biotecnología, abriendo nuevos campos de investigación y desarrollo en el ámbito agrícola.

La edición del genoma ha permitido acortar a la mitad el tiempo de desarrollo de nuevas variedades respecto al método tradicional de selección.

Ya está permitida en países como Chile, Argentina, Colombia, Brasil, China y Estados Unidos.

Los usos de la técnica de edición de genomas en cultivos pueden incluir aspectos como otorgarles resistencia a ciertas enfermedades, adaptación a la sequía, al frío, al calor, a suelos salinos o mejorar el sabor o la calidad nutricional de los alimentos.

Actualmente, existen cultivos editados disponibles comercialmente.

• En Estados Unidos, se produce una variedad de soja con alto contenido de omega 9 en su aceite para prevenir enfermedades cerebrovasculares.

• En Japón se comercializa un tomate con altos niveles del aminoácido GABA para prevenir enfermedades relacionadas a la hipertensión arterial.

Se espera que, en el corto plazo, muchos productos editados genéticamente estén disponibles comercialmente, como plátanos y paltas que se oxidan más lentamente o trigo apto para celíacos.

La próxima revolución

La empresa norteamericana Ohalo Genetics está desarrollando una nueva técnica de mejoramiento genético potenciado.

La reproducción normal de una planta se produce por una selección aleatoria de la mitad del ADN de la madre y una selección aleatoria de la mitad del ADN del padre.

Luego esas dos mitades se unen y forman una descendencia con una genética única y diferente lo que es un problema para el mejoramiento genético.

La empresa introdujo unas proteínas a las plantas que apagan los circuitos reproductivos que hacen que dividan sus genes. Como resultado, las plantas madres y padres entregan el 100% de su ADN a su descendencia, que queda con el doble de ADN de cualquiera de los padres, es decir, obtienen todos los genes de la madre y todos los del padre.

Los resultados han mostrado plantas más grandes y saludables. En algunas de las plantas, se registran aumentos de rendimiento de entre un 50% y 100%.

Esta duplicación de cromosomas ocurre de vez en cuando en la naturaleza.

Existen especies que tienen 2 conjuntos de cromosomas, otras seis, ocho y hasta algunas con 24.

Por ejemplo, el trigo comenzó con dos conjuntos de cromosomas, pero en algún momento de la historia, sus cromosomas se duplicaron y luego se duplicaron de nuevo, terminando con seis conjuntos de cromosomas actualmente.

Las papas tienen cuatro conjuntos de cromosomas y las frutillas ocho. Algunas plantas han tenido esta capacidad de duplicar su ADN de forma natural.

Una forma de ver la genética vegetal es como una caja de herramientas.

Cuantas más herramientas o genes le des a una planta, más recursos tendrá a su disposición para sobrevivir en cualquier lugar, ya sea para enfrentar estrés hídrico o un clima adverso, o para crecer y desarrollarse.

Actualmente Ohalo Genetics ya ha utilizado esta técnica para la papa con resultados increíbles.

La papa potenciada logra rendimientos mucho más grandes que todas las demás papas.

Este desarrollo puede ser de gran beneficio para la humanidad, ya que las papas son la tercera fuente más grande de calorías en el mundo.

Ese correo ha sido preparado por el Equipo de ViLab | www.vilab.cl